一種特定尺寸的石墨烯的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種特定尺寸的石墨烯的制備方法，以特定尺寸的金屬箔作為催化基底，通入碳源在所述金屬箔表面生成特定尺寸的石墨烯。具體步驟：A：將特定尺寸的金屬箔進行酸洗，去除表面氧化層；B：排除反應器中的雜質氣體，通入催化氣體；C：將金屬箔溫度升至600~1200℃，通入氣態(tài)碳源，氣態(tài)碳源裂解生成碳原子吸附于金屬箔表面，生長成石墨烯；D：快速降溫至室溫，分離石墨烯與金屬箔。該方法具有成本低、效率高、尺寸可控性好，適用于大規(guī)模生產等優(yōu)點。
【專利說明】
一種特定尺寸的石墨烯的制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種石墨稀的制備方法，具體為一種特定尺寸的石墨稀的制備方法。
【背景技術】
[0002]石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。石墨烯是世上最薄也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達5300 ff/(m.K)，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子迀移率超過15 000 cm2 /(V.s)，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-6 Ω.cm，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。這些優(yōu)良的特性，使其具有很廣的應用范圍和很好的應用前景，可應用在高性能納電子器件、復合材料、場發(fā)射材料、氣體傳感器、通信技術和成像技術等領域。
[0003]目前制備石墨烯的方法主要有機械剝離法、SiC外延生長法、氧化還原法和化學氣相沉積法。機械剝離法、SiC外延生長法和氧化還原法難以使石墨烯生長成排列整齊，尺寸可控的單晶?；瘜W氣相沉積法可生成大尺寸、高質量的石墨烯薄膜，但是現(xiàn)階段成本高，生成的石墨烯需依附于襯底。
[0004]因此，提供一種尺寸可控、高效低成本的石墨烯制備方法是必要的。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種特定尺寸的石墨烯的制備方法，該方法成本低、效率高、尺寸可控性好，解決現(xiàn)有技術的不足。
[0006]本發(fā)明提供一種特定尺寸的石墨烯的制備方法，其特征在于，以特定尺寸的金屬箔作為催化基底，通入碳源在所述金屬箔表面生成特定尺寸的石墨稀，具體步驟如下:
A:將特定尺寸的金屬箔進行酸洗，去除表面氧化層；
B:排除反應器中的雜質氣體，通入催化氣體；
C:將金屬箔溫度升至600?1200°C，通入氣態(tài)碳源，氣態(tài)碳源裂解生成碳原子吸附于金屬箔表面，生長成石墨稀；
D:快速降溫至室溫，分離石墨稀與金屬箔。
[0007]優(yōu)選的，所述金屬箔包括銅、鎳或銅鎳合金。
[0008]優(yōu)選的，所述催化氣體為氫氣。
[0009]優(yōu)選的，所述氣態(tài)碳源為烴類氣體。
[0010]優(yōu)選的，所述烴類氣體包括甲烷、乙烯或乙炔。
[0011]優(yōu)選的，所述金屬箔的形狀包括矩形、橢圓形及六邊形的一種。
[0012]優(yōu)選的，步驟D所述分離包括機械剝離或震動分離。
[0013]優(yōu)選的，所述排除反應器中的雜質氣體的方法是向反應器中通入惰性氣體。
[0014]優(yōu)選的，所述惰性氣體包括氦氣或氬氣。
[0015]本發(fā)明提供一種特定尺寸的石墨烯的制備方法，其有益效果包括:該方法成本低、效率高、尺寸可控性好，適用于大規(guī)模生產。
【具體實施方式】
[0016]實施例1:
本實施例提供一種特定尺寸的石墨稀的制備方法，具體步驟如下:
A:將尺寸為2*2mm的銅箔作為催化基底，用鹽酸對表面進行清洗，去除銅箔表面氧化層，烘干放置于反應器中；
B:向反應器中通入流量為600sCCm的氦氣0.5h，排除雜質氣體，然后通入流量為500sccm的氫氣；
C:將銅箔溫度升至970 V，通入流量為eOOsccm的甲烷，甲烷裂解生成碳原子，在氫氣的輔助下，碳原子吸附于銅表面，生長成石墨烯；
D:快速降溫至室溫，取出產品，采用機械剝離方法將石墨烯與銅箔分離轉移。所述快速降溫至室溫所需的時間為小于lmin。
[0017]實施例2:
本實施例提供一種特定尺寸的石墨稀的制備方法，具體步驟如下:
A:以尺寸為l*2mm的鎳箔作為催化基底，用鹽酸對表面進行清洗，去除鎳箔表面氧化層，烘干放置于反應器中；
B:向反應器中通入流量為600sCCm的氦氣0.5h，排除雜質氣體，然后通入流量為300sccm的氫氣；
C:將鎳箔溫度升至10500C，通入流量為400SCCm的乙烯，乙烯裂解生成碳原子，在氫氣的輔助下，碳原子吸附于鎳箔表面，生長成石墨烯；
D:快速降溫至室溫，取出產品，采用機械剝離方法將石墨烯與鎳箔分離轉移。所述快速降溫至室溫所需的時間為小于lmin。
[0018]實施例3:
本實施例提供一種特定尺寸的石墨稀的制備方法，具體步驟如下:
A:將邊長為Imm的六邊形銅鎳合金薄片作為催化基底，用鹽酸對表面進行清洗，去除銅鎳合金表面氧化層，烘干放置于反應器中；
B:向反應器中通入流量為500SCCm的氬氣0.5h，排除雜質氣體，然后通入流量為400sccm的氫氣；
C:將銅鎳合金溫度升至8000C，通入流量為500SCCm的乙炔，乙炔裂解生成碳原子，在氫氣的輔助下，碳原子吸附于銅鎳合金表面，生長成石墨烯；
D:快速降溫至室溫，取出產品，采用機械剝離方法將石墨烯與銅鎳合金分離轉移。所述快速降溫至室溫所需的時間為小于lmin。
[0019]上述優(yōu)選實施方式應視為本申請方案實施方式的舉例說明，凡與本申請方案雷同、近似或以此為基礎作出的技術推演、替換、改進等，均應視為本專利的保護范圍。
【主權項】
1.一種特定尺寸的石墨烯的制備方法，其特征在于，以特定尺寸的金屬箔作為催化基底，通入碳源在所述金屬箔表面生成特定尺寸的石墨稀，具體步驟如下: A:將特定尺寸的金屬箔進行酸洗，去除表面氧化層； B:排除反應器中的雜質氣體，通入催化氣體； C:將金屬箔溫度升至600?1200°C，通入氣態(tài)碳源，氣態(tài)碳源裂解生成碳原子吸附于金屬箔表面，生長成石墨??； D:快速降溫至室溫，分離石墨稀與金屬箔。2.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述金屬箔包括銅、鎳或銅鎳合金。3.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述催化氣體為氫氣。4.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述氣態(tài)碳源為烴類氣體。5.根據權利要求4所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述經類氣體包括甲烷、乙烯或乙炔。6.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述金屬箔的形狀包括矩形、橢圓形及六邊形的一種。7.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，步驟D所述分離包括機械剝離或震動分離。8.根據權利要求1所述的特定尺寸的石墨烯的制備方法，其特征在于，所述排除反應器中的雜質氣體的方法是向反應器中通入惰性氣體。9.根據權利要求8所述的特定尺寸的石墨稀的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體包括氦氣或氬氣。
【文檔編號】C01B31/04GK106006619SQ201610360318
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月28日
【發(fā)明人】王奉瑾
【申請人】王奉瑾